Was ist ein lineares Momentum?
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Linear Momentum (
) eines Körpers ist definiert als das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit des Körpers.
Linearer Impuls ist a Vektor Menge, die sowohl eine Größe als auch eine Richtung hat. Die Richtung des Impulsvektors ist in Richtung der Körpergeschwindigkeit. Die SI-Einheit zur Impulsmessung ist kg m s-1.
Das Momentum ist eine äußerst nützliche Berechnungsgröße, da es in geschlossenen Systemen erhalten bleibt.
Änderungsrate des Impulses
Um den Impuls eines Körpers zu verändern, muss eine Kraft darauf ausgeübt werden. Das Die erforderliche Nettokraft ist gleich der Änderungsrate des Impulses. In Symbolen können wir schreiben als:
Dies ist eine Aussage von Newtons zweitem Bewegungsgesetz. In der Tat ist dies näher an der Form, in der Newton selbst das Gesetz formuliert hat. Wie wir in unserer Diskussion des zweiten Gesetzes von Newton gesehen haben, wenn die Masse des Körpers konstant bleibt, können wir diese Gleichung verwenden, um den bekannteren Ausdruck wieder herzustellen von Newtons zweitem Gesetz, 
.
Für die Betrachtung von Fällen, in denen sich die Masse eines Körpers ändert (zum Beispiel für Raketen), kommen wir zu einem anderen Ausdruck. 
. Mit der Kettenregel erhalten wir:
Impuls | Impuls-Impuls-Satz
Betrachten wir die Kollision zweier Objekte. z.B. die Kollision zwischen dem Tennisschläger und dem Ball, wenn ein Spieler dient. Für einen Zuschauer erscheint die Kollision augenblicklich, dies ist jedoch nicht der Fall. Wenn Sie eine Hochgeschwindigkeitskamera verwenden, ein Tennisaufschlag aufzeichnen und dann verlangsamen, werden Sie feststellen, dass der Schläger und der Ball eine Zeitlang in Kontakt sind, währenddessen sich der Schläger und der Ball verformen. Während dieser Zeit ist die Kraft, die der Schläger auf den Ball ausübt, nicht konstant.
Was ist Linear Momentum - Ein Tennisaufschlag
Nehmen wir an, der Schläger und der Ball kamen zu einer Zeit zum ersten Mal in Kontakt 
und dass der Kontakt eine Zeitlang dauerte 
. Die Gleichung nehmen 
, Wir können uns über die Zeitspanne neu anordnen und integrieren, um die Gesamtkraft zu erhalten:
Wenn wir die Veränderung im Moment annehmen wollen 
, wir können schreiben
Die Quantität 
ist der Bereich unter einem Kraft-Zeit-Diagramm. Es heißt auch Impuls (
):
und, wie wir oben gesehen haben,
Dieser Ausdruck wird manchmal als bezeichnet Impuls-Impuls-Satz.
Die Impulseinheiten sind kg m s-1 oder N s.
Wenn wir eine Grafik zeichnen, wie sich die Kraft zwischen zwei Körpern bei einer Kollision im Zeitverlauf verändert, erhalten wir die blaue Kurve in der folgenden Grafik. Wie bereits erwähnt, entspricht die Fläche unter diesem Diagramm dem Impuls. Beachten Sie, dass wir mit ein kommen können durchschnittliche Kraft (
), so dass 
.
Was ist Linear Momentum - Force vs. Time Graph
Beispiel für ein lineares Moment
Kraft, die durch Wasser aus einer Schlauchleitung auf eine Wand ausgeübt wird
Angenommen, eine Wasserleitung mit Querschnittsfläche 
Wasser mit einer Geschwindigkeit tragen 
wird horizontal auf eine Wand gerichtet. Wir können die Kraft finden 
an der Wand durch das Wasser aus dem Rohr ausgeübt:
Was ist ein lineares Momentum - Kraft auf eine Wand durch Wasser aus einem horizontalen Schlauch
Änderung der Wassergeschwindigkeit. Sobald das Wasser auf die Wand trifft, läuft es die Wand hinunter und verliert alle horizontalen Geschwindigkeiten. Deshalb, 
.
Wassermasse pro Sekunde (Durchflussmenge) 
, woher 
ist die Dichte von Wasser und 
Wassermenge, die pro Sekunde aus dem Rohr austritt. Da ist Querschnittsfläche , 
, woher 
ist die von Wasser pro Sekunde zurückgelegte Entfernung.
Jetzt haben wir 
. Schon seit 
, wir haben:
Das negative Vorzeichen zeigt an, dass die Kraft ausgeübt wird auf dem Wasser von der Wand ist nach links (in diesem Diagramm). Die Kraft, die das Wasser auf die Wand ausübt, muss gleich groß sein, jedoch in entgegengesetzter Richtung wirken (gemäß Newtons drittem Gesetz). Die Kraft, die das Wasser an der Wand ausübt, ist also:
Beispiel 1
Ein Tennisball mit einer Masse von 0,058 kg wird nach oben in die Luft geschleudert und mit einem Schläger horizontal geschlagen. Nachdem der Ball 0,01 s lang mit dem Schläger in Kontakt war, verlässt er ihn mit einer horizontalen Geschwindigkeit von 54 m s-1. Berechnen Sie die durchschnittliche Kraft, die auf den Ball ausgeübt wird.
.
